MPC Pendulum Swing-Up (MPPI)

This interactive simulator explores MPC Pendulum Swing-Up (MPPI) in Инженерия. Sampling-based Model Predictive Control: K candidate torque rollouts over horizon H, MPPI cost-weighted update, bounded torque |u|≤u_max — swing up an inverted pendulum live and watch the planner replan. Use the controls to change the scenario; watch the visualization and any graphs or readouts to connect the model with lectures, labs, and homework.

Для кого: For learners comfortable with heavier math or second-level detail. Typical context: Инженерия.

Ключевые понятия

  • mpc
  • pendulum
  • swing
  • mppi
  • mpc pendulum
  • engineering

Как это работает

**Sampling-based Model Predictive Control (MPPI)** drives a damped pendulum from hanging (θ = 0) to the upright fixed point (θ = π) under a **bounded torque** |u| ≤ u_max. Every Δt the controller samples **K** candidate torque sequences over a horizon **H**, simulates each forward with RK4, and re-fits the mean by an exponentially weighted average of the costs (MPPI update with temperature **λ**). The first action is applied; the plan is shifted and warm-started for the next step. Try the **Swing-up** preset where u_max < m·g·L: the controller has to *pump* energy by swinging back and forth before catching the inverted equilibrium. Purple lines are the K candidate rollouts; green is the best one.

Основные формулы

Iθ̈ = − m g L sinθ − bθ̇ + u, |u| ≤ u_max
min J = Σ [q_θ(1+cosθ) + q_ω ω² + r_u u²] + q_term · (1+cosθ_T)²
MPPI: μ_t ← Σ w_k u_t^k / Σ w_k, w_k = exp(−(J_k − J_min)/λ)

Другие симуляторы в этой категории — или все 23.

Вся категория →
НовоеСредний

A* / Dijkstra Pathfinding (Grid)

Interactive 40×28 grid pathfinder: A* (f=g+h), Dijkstra, or greedy best-first; Manhattan / octile / Euclidean heuristics, 4- vs 8-connectivity, paint walls + weighted cells, watch open / closed sets expand.

Запустить симулятор
НовоеПродвинутый

3-Link 3D Arm Inverse Kinematics (CCD)

Continuation of two-link-arm-ik into 3D: 3 revolute joints (yaw + 2 pitches) solved with constrained Cyclic Coordinate Descent. Drag target in 3D or follow a helix / lemniscate / figure-8 trajectory.

Запустить симулятор
НовоеСредний

Bicycle Model & Stanley Controller

Kinematic bicycle (rear-axle): δ = θ_e + atan2(k_e·e, v) Stanley path-following law. Pick oval, race-track, lemniscate, sine-road or S-curve and tune k_e, v, L; live cross-track e(t) and steering δ(t).

Запустить симулятор
НовоеСредний

Диаграмма напряжение–деформация и закон Гука

Качественная кривая σ–ε: упругая область Гука, текучесть, упрочнение, образование шейки и разрушение. Изменяйте деформацию и настраивайте E, σ_y, σ_u.

Запустить симулятор
НовоеСредний

Квадрокоптер 2D (Тангаж)

Вид сбоку: два ротора, ПД-регулятор на разности тяги и тангаже — срез квадрокоптера на доске.

Запустить симулятор
НовоеНачинающий

Регулятор Уатта (схематический)

Шары и муфта в зависимости от частоты вращения; зазор дроссельной заслонки паровой машины — анимация обратной связи по скорости.

Запустить симулятор